一种提高土壤氧含量的方法及专用肥料

技术领域

本发明涉及了种植方法，尤其提高土壤氧含量的方法。同时，本发明还涉及配套的专用肥料。

背景技术

植物的根具有固着、支持、吸收、输导和贮藏等功能，对于植物的一生，养根至关重要。

然而，现在我们发现很多根系长到土壤表面，这是什么原因呢？

根系除了向地、向水、向肥之外，还有就是向氧气丰富的地方生长：土壤中的氧气含量大于15％时，根长色浅，毛细根丰富，吸收力强。土壤中氧气含量小于10％时，根系发育受阻，根短色暗；当土壤氧气含量小于5％时，根系停止生长，且容易腐烂。

健康的土壤中，氧气含量10.35％-20.03％，灌水时，土壤中的气体进入大气；排水时，大气中的气体进入土壤。然而在这过一交换过程中，水量过大，会交换或者说挤压出更多的土壤空气(氧气)，土壤中富含氧气能够促进根系呼吸，微生物新陈代谢，在微生物活跃的生长季节，必须通过各种途径增加氧气的含量，氧气能使有机物充分分解，并替换分解过程中产生的有害气体。然而，相反的就是，如果有机物在缺氧的环境下被分解就会产生像甲烷(CH)，硫化氢(HS)和乙炔(CH)这些气体，使得土壤根系犹如被捏住鼻子不能呼吸，生长受阻。多年来由于大量施用化肥农药，使土壤微环境遭到破坏，深层土壤缺氧，这才是导致根系向上生长的主要原因。

土壤的呼吸作用亦指土壤的通气性。土壤空气与大气间的气体交换，以及土体内部允许气体扩散和流通的性能，称为土壤通气性。土壤通气性与土壤孔隙、质地结构、土壤含水量等密切相关。

土壤孔隙状况是土壤空气与大气交换能否畅通的主要因素。而土壤孔隙又有毛管孔隙和非毛管孔隙之分。保持在毛管孔隙中的空气很难与大气进行交换，土壤通气性主要取决于土壤中非毛管孔隙的多少。若土壤中非毛管孔隙量超过10％，而且分布均匀时，即使毛管中充满水分，土壤通气仍然良好。土壤质地和结构与土壤中的孔隙状况有关，因而也影响到土壤的通气性。有团粒结构的土壤，通气性良好，在无结构的土壤中只有砂土有良好的通气性。粘质土的通气性差。

近年来随着化肥农药的大量使用，加上气候变化，目前在很多地区酸雨问题比较严重，例如在广东江门地区，只要有5-10天没有下雨，下一场雨必然是酸雨，不下雨时间越长，酸度越重，严重的破坏了土壤的健康，导致土壤团粒结构和微生态环境遭到严重破坏，土壤板结，土壤氧气缺乏，特别是深层土壤中地下水的溶解氧含量低，好氧微生物无法生长，有机质无法被分解消除，堵塞土壤中的非毛管孔隙，阻断了土壤内部气体的的扩散和流通，导致深层土壤氧气缺乏，这就是目前很多作物根系伸向地表的主要原因，严重影响了根系的健康，从而越来越严重的影响了作物的健康。可见，改善土壤氧含量对促进作物生长有着十分重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种提高土壤氧含量的方法，特别是通过改善土壤微生物种群结构，提高土壤通透性，从而提高深层土壤氧含量的方法。

具体地，提高土壤氧含量的方法，在土壤中加入特基拉芽孢杆菌XD63Y。

特基拉芽孢杆菌XD63Y加入的方式可以是菌粉，也可以是特基拉芽孢杆菌XD63Y生物制剂。

特基拉芽孢杆菌XD63Y生物制剂的制备方法：特基拉芽孢杆菌XD63Y接种至培养基中，恒温水浴摇床，用40-50℃，10-30转/分钟慢速摇瓶，摇瓶24-96小时即可制成目标养殖水体增氧生物制剂。其中，培养基包含：蒸馏水500ml，葡萄糖5-40％，酵母膏0.3-3％，N0.5-5％，P

采用特基拉芽孢杆菌XD63Y生物制剂时，按每666平方米添加1-5升特基拉芽孢杆菌XD63Y生物制剂，即可达到增加土壤氧含量的目的。

特基拉芽孢杆菌的新菌株(Bacillus tequilensis)XD63Y，其保藏号为GDMCC No:62521，该菌株具备改善土壤微生物种群结构。在本发明人的试验过程中，发现在土壤中添加该菌，能使土壤内部气体的扩散和流通通道打通，提高30厘米以下土壤氧含量1-5％。

本发明提供的特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)XD63Y，已经于2022年6月7日送广东省微生物菌种保藏中心进行菌种DNA测序、鉴定和保藏，并收到保藏登记号GDMCCNo:62521，保藏地址：广州市先烈中路100号大院59号楼5楼。

为进一步提高土壤氧含量，本发明中，在土壤加入特基拉芽孢杆菌XD63Y的同时，加入与特基拉芽孢杆菌XD63Y配套的专用肥料，促进特基拉芽孢杆菌XD63Y繁殖，进一步提高土壤氧含量。

所述专用肥料为有机水溶肥料的组成包括：有机质≥200g/L(其中小分子碳≥120g/L)，N+P

所述专用肥料用量为每666平方米土壤使用1-5升。

本发明另一发明目的在于提供用于提高土壤氧含量的方法的专用肥料。该专用肥料能有促进了XD63Y的生长。

所述专用肥料为有机水溶肥料，其组成包括：有机质≥200g/L(其中小分子碳≥120g/L)，N+P

本发明通过在土壤中添加特基拉芽孢杆菌XD63Y，即可提高土壤氧含量，且还可进一步配合使用特基拉芽孢杆菌XD63Y配套的专用肥料进一步提高土壤氧含量。达到促进作物根系健康，提高作物产量的目的。

附图说明

图1是本发明的DNA序列图。

具体实施方式

实施例一

1.菌种的驯化和筛选

从菌种保藏中心和淘宝网上购买6株特基拉芽孢杆菌，编号为XD51Y-XD56Y，再从广东江门鹤山市桃源镇中心村周边的土壤和臭水沟中筛选菌体和菌落形态接近特基拉芽孢杆菌的菌株15株菌株，编号为XD57Y-XD71Y，将它们分别经20代厌氧环境的诱变培养，最后筛选出在厌氧环境中产氧能力最强的菌株。

2.上述用于诱变培养的厌氧环境及专用培养基的制备

用1000ml的玻璃烧杯，装入900ml蒸馏水并加入驯化培养基2-20g，每12小时滴入5ml亚硫酸钠50倍稀释液以脱掉水体中的溶解氧。

上述驯化培养基配方为：葡萄糖5-40％，酵母膏0.3-3％，硝酸钾0.5-6％，磷酸氢二铵0.3-5％，氯化钠0.2-2％，硝酸锌0.02-0.1％，硝酸锰0.02-0.1％，硼酸0.01-0.1％，硝酸铁0.02-0.15％，用蒸馏水定容至100ml，调整pH为6.5-7.5。

3.培养方法：取上述装好培养液的烧杯66个，将上述21株菌种分别接种到其中，每个菌株接种3瓶，剩下3瓶作为空白对照，将这66个培养瓶放入30-45度培养箱培养48-96小时后测定培养液的溶解氧。

表一：第1代驯化过程各试验组3瓶溶解氧平均值前7个菌株

表二：第10代驯化过程各试验组3瓶溶解氧平均值前7个菌株

表三：第20代驯化过程各试验组3瓶溶解氧平均值前7个菌株

4.筛选方法

筛选目标是筛选出培养液中溶氧氧最高的菌株，首先是在所有培养瓶中挑选出溶解氧最高的前7个菌株，分别分离出其中的菌种进行纯化培养，培养后每个培养皿筛选1个菌体形态和菌斑形态最接近特基拉芽孢杆菌的菌斑进入下一轮驯化培养，以此类推共进行20代驯化诱变培养和筛选，最终筛选出提高水体溶解氧能力最强的菌株位。

表四：XD63Y驯化过程第1、第10、第20代72小时培养液的溶解氧情况

5.筛选结果

最终筛选出的菌株命名为XD63Y，将其进行纯化并提纯培养后，2022年6月7日送广东省科学院微生物研究所进行DNA测序，测序结果将附图1，结果证明该菌株是一株特基拉芽孢杆菌(Bacillus tequilensis)的菌株，并已经由广东省微生物菌种保藏中心保藏，并收到保藏登记号为GDMCC No：62521。

实施例二用于特基拉芽孢杆菌XD63Y专用肥料的配制

作为一种配套XD63Y生物制剂使用的专用肥料，由于国内适应种植面积很大，作为用于生产一线的产品成本不能太高，使用不能复杂，所以专用肥料的选定原则是：参照特基拉芽孢杆菌的生长特性及营养需求，先找到必要营养成分，再考虑使用环境的营养背景，由于该专用肥料是在土壤中使用的，而土壤本身就拥有非常丰富的营养成分，因此发明人只需要选择使用环境中缺乏的营养成分。

根据上述原则，发明人设定了该专用肥料的技术参数为：有机质≥200g/L(其中小分子碳≥120g/L)，N+P

具体的配方是：按质量比取糖蜜液50％，磷酸氢二铵5％，尿素5％，硼酸1％，硝酸锌1％，用纯净水定容至100％充分混合搅拌均匀，分装、密封即可。

该专用肥料产品的企业标准号为Q/GDHS01-2020，商品名为“有机水溶肥料”。

实施例三

2021年9月15日至2022年3月18日，在广东省江门鹤山市桃源镇太平村马玲蔬菜种植基地进行试验，试验周期6个月，设四个试验组和一个对照组，每个组的试验规模均为1亩，种植植物为小番茄(圣女果)，种植密度均为每亩1000苗，试验组和对照组的施肥方式均为通过滴灌系统滴灌，小番茄苗移栽前每亩均施用了500公斤有机肥作为底肥，施肥方法是起垄，中间挖沟，撒肥，复土，腹膜，每株间距为0.8米。

1.试验方案

试验组一同时施用XD63Y生物制剂和实施例二的有机水溶肥料。

试验组二同时施用XD63Y生物制剂和含氨基酸水溶肥料。含氨基酸水溶肥料为鹤山市新的生物制品有限公司生产。

试验组三只施用XD63Y生物制剂。

试验组四只施用实施例二的有机水溶肥料。

对照组按常规的方法施用进口挪威复合肥料(含量15-15-15)。

2.施用方法及施用量

XD63Y生物制剂每亩2.00升，用放置隔夜的自来水稀释30倍后置入自动滴灌系统的施肥罐1。

有机水溶肥料每亩3.00升，用放置隔夜的自来水稀释30倍后置入自动滴灌系统的施肥罐2。

含氨基酸水溶肥料每亩3.00升，用放置隔夜的自来水稀释30倍后置入自动滴灌系统的施肥罐3。

进口挪威复合肥(含量15-15-15)每亩3.00公斤，用放置隔夜的自来水稀释30倍后置入自动滴灌系统的施肥罐4。

设置好程序每组滴灌时间为30分钟，按试验组一、二、三、四再到对照组的顺序，由自动滴灌系统自行完成上述四个试验组和一个对照组的滴灌工作。

3.施用时间及施用次数

试验组和对照组均于2021年9月15日整地并投放基肥，覆膜，2021年9月18日移栽，9月23日按上述施肥方案滴灌施用第一次肥料，然后前面50天的苗期和花期每10天滴灌一次肥料，后面180天采收期每7滴灌一次肥料，滴灌第三天进行各项参数的测量。

4.试验过程土壤各相关参数的调查数据见表五、表六。

(1)小番茄苗期土壤调查数据

表五：2021年9月25日各组土壤数据调查情况(多云，27-33℃，微风)

从表五可以看出：小番茄苗期在各方面条件相同的情况下，土壤氧含量与土壤含水量呈负相关关系，土壤含水量越高，土壤氧含量越低；

试验组一：XD63Y生物制剂和配套的专用有机水溶肥料一同使用，有机水溶肥料促进了XD63Y的生长，各时段土壤氧含量是最高的，

同时表层土壤含水量也略低，证明土壤通透性较好，有利于作物根系生长。

试验组二：XD63Y生物制剂和含氨基酸水溶肥料一同使用，从数值上看，含氨基酸水溶肥料促进XD63Y生长不明显，各时段土壤氧含量较其他试验组低，只略高于对照组。

试验组三：XD63Y生物制剂单独使用，全天各时段土壤氧含量仅次于试验组一，较其他组高，证明该生物制剂单独施用也有一定效果。

试验组四：XD63Y配套的培养基有机水溶肥单独使用，相应的土壤氧含量也对照组和试验组二略高。

(2)小番茄开花结果期土壤调查数据

小番茄移栽后10月22日进行第四次施肥，10月24日进行数据调查。

表六：2021年10月24日各组土壤数据调查情况(多云，17-24℃，微风)

从表六可以看出：由于调查当天天气状况为阴云，气温较低，空气比较干燥，土壤含水量与表五相比低一些，但从调查数据看，小番茄开花结果期由于根系需氧量较大，土壤30cm以下土层氧含量比苗期30cm以下土层氧含量低。

(3)小番茄采收期土壤调查数据

12月3日小番茄进行第九次施肥，12月5日进行数据调查。

表七：2021年12月5日各组土壤数据调查情况(多云，14-21℃，微风)

从表七可以看出：试验组一、二、三、四和对照组相比，由于调查当天气温较低，空气较为干燥，表层土壤含氧量略高一些，土壤含水量与表五相比更低一些，但由于小番茄处于采收期，需氧量大，中下层土壤氧含量要低一些，另外从试验组一、二对比可以看出，配套培养基有机水溶肥料对提高中下层土壤氧含量有较好的效果。

整个试验于2022年3月16日采收完毕，表八是试验组与对照组的的产量及成本数据

表八：试验组与对照组的收入与成本数据

从表八可以看出：在各方面条件相同的情况下，XD63Y生物制剂及配套的培养基有机水溶肥料对提高小番茄产值，降低生产成本有较好的效果。

试验组一与对照组相比，增产最为明显，由于增产的收益分摊了地租、人工、水费等固定费用，使生产总成本占比下降，由于使用了生物制剂使生产成本略微提高，但与提高的产值相比，增收效益还是显著的。

试验组三增收效果次于试验组一，比其他试验组和对照组好，也有一定的增收效果。